17、全球变化现象：二氧化碳富集与氮沉降对生态系统的影响

全球变化现象：二氧化碳富集与氮沉降对生态系统的影响

在当今的生态环境中，人类活动正显著地影响着全球碳循环和氮循环。大气中二氧化碳（CO₂）浓度因化石燃料的燃烧而持续上升，预计到本世纪后期将达到工业化前水平的两倍。同时，人类活动使进入陆地氮循环的氮速率几乎翻倍，且这一速率预计还会继续增加。这些变化对陆地生态系统的地下群落和植物 - 土壤反馈机制产生了深远的影响。

大气二氧化碳富集与地上 - 地下联系

大气中CO₂浓度的增加主要通过三种机制影响土壤生物：
1. 影响净初级生产力（NPP） ：CO₂富集能显著促进NPP，包括凋落物的总归还量、细根生物量的生产以及根际沉积程度。然而，这种对地下碳输入的促进并非普遍现象，其是否发生取决于氮的可用性。例如，在高土壤氮条件下，升高的CO₂会增加颤杨幼苗细根的生产和周转，但在低土壤氮条件下则无此效果。此外，关于CO₂升高如何影响根与茎的分配，不同研究结果并不一致。
2. 改变植物凋落物质量 ：大多数研究发现，CO₂升高会增加叶片或叶凋落物的碳氮比，但也有例外，具体效果因植物物种而异。增加氮的可用性可以减少CO₂对组织氮浓度的负面影响。CO₂富集还可能增加植物对可溶性次生化合物、单宁和可溶性糖的分配。这些变化会影响凋落物的质量，进而影响分解者生物和过程。不同研究对CO₂富集对凋落物分解的影响结果不一致，有些研究发现分解受到抑制，而有些则发现影响不大。
3. 改变植物群落的功能组成 ：虽然很少有研究明确探讨植物群落结构如何响应CO₂富集，但一些实验研究表明，CO₂富集有利于豆科植物而非非豆科植物，有利于早期演替和杂草物种而非禾本